Aparcamientos Aéreos Ampliamente Ventilados (Francia)
De Construmatica
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El ejemplo escogido corresponde a una estructura mixta acero-hormigón de dos plantas constituida por un sistema de suelo mixto (viguetas metálicas conectadas a una losa mixta con chapa de acero colaborante) y pilares metálicos.
Las dimensiones principales de la estructura son las siguientes:
- Luz de las vigas:15m
- Luz de las vigas principales:10m
- Luz de la losa mixta:3.33 m entre dos vigas
- Altura del primer nivel:4.2 m
- Altura del segundo nivel:3.2 m
En situación de incendio, uno de los forjados estará calentado localmente por una fuente de fuego natural que ocupará una superficie de 5m x12 m, es decir 60 m2, correspondiendo a 5 vehículos sucesivamente en fuego.
La comprobación al fuego de esta estructura se realizará utilizando un fuego natural en lugar del régimen de fuego normalizado que impondría un calentamiento generalizado para la estructura.
La reglamentación francesa actual no hace ninguna diferencia entre los aparcamientos aéreos abiertos y los aparcamientos cerrados. Se exige una
resistencia de R30 a R90 en función del número de plantas.
La primera etapa consiste en proponer y hacer validar por las autoridades los escenarios que se van a considerar, Estos escenarios definen el número de vehículos en fuego y su disposición relativa, el tipo de vehículo, la energía calorífica a tomar en consideración por vehículo, y la sucesión en el tiempo de las salidas de fuego. Esta etapa es esencial, porque es a menudo la que da lugar a discusión.
Afortunadamente, fue posible hacer validar los escenarios estandar a nivel nacional, y esto simplifica las cosas, tanto si estos escenarios son muy seguros o están penalizados.
Luego, hay que determinar las curvas que definen las temperaturas de los gases de combustión en las zonas afectadas por el foco de incendio por las coordenads (x, y) del lugar y con arreglo al tiempo y al escenario. La tercera coordenada (z) se utilizada para los pilares.
Este trabajo se efectúa sobre la base del método simplificado por Hasémi.
Finalmente, el análisis del comportamiento mecánico de esta estructura expuesta al fuego natural localizado puede hacerse sobre la base de un modelo de cálculo avanzado 2D o 3D.
Cada opción tiene sus ventajas y sus inconvenientes:
Modelo de pórtico mixto 2D utilizando solamente los elementos de tipo de barra
- La redistribución de cargas a lo largo de la viga es posible
- No se toma en consideración el efecto membrana del forjado mixto entre vigas paralelas.
- Son necesarias varias simulaciones numéricas para tratar un escenario de fuego.
- El coste de cálculo para cada simulación numérica es bajo, por tanto más eficaz
Modelo del forjado mixto 3D con los elementos de tipo lámina, barra y nudo
- Se considera el efecto membrana sobre la superficie total del forjado mixto.
- La redistribución de cargas transversalmente entre las vigas es posible con la ayuda de los elementos de tipo lámina.
- Una sola simulación numérica es suficiente para cada escenario de fuego.
- El coste de cálculo es elevado porque el número de elementos que hay que utilizar para representar la estructura modelizada es importante.
Comparación de estrategias
Comparando ambas estrategias de modelización, podemos constatar que el modelo 2D es más eficaz aunque ciertas ventajas en el nivel de la resistencia mecánica del forjado mixto en caso de exposición al fuego (calentamiento) localizado no sean tomadas en consideración, lo que penaliza considerablemente aprovechar el comportamiento de la estructura frente al fuego y puede conducir así a una estructura metálica más pesada o a una protección contra fuego de ésta.
En consecuencia, esta consideración da una ventaja definitiva al modelo 3D.
La simulación de ensayos a escala real realizados en Vernon confirmó que el modelo 3D se ajusta mejor a la realidad, mientras que un modelo 2D exagerara las flechas calculadas en más de un 30% con relación a las reales.
La reglamentación francesa permite a todo especialista efectuar este tipo de cálculo a fuego real utilizando un modelo de cálculo avanzado de su elección, pero los resultados deben luego ser sometidos a aprobación por uno de los dos laboratorios homologados a nivel nacional: el CTICM o el CSTB.
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